一种3D打印温度响应水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种3D打印温度响应水凝胶及其制备方法和应用，属于智能水凝胶领域。提供高分子物质溶液；将温度响应聚合物、模型药物和溶剂混合，得到带有药物的聚合物溶液；将所述高分子物质溶液和带有药物的聚合物溶液混合，得到3D打印油墨；利用三维建模软件构建3D打印水凝胶模型，所述3D打印水凝胶模型的内部采用十字网格填充；将所述3D打印水凝胶模型转换为G代码；根据所述G代码，将所述3D打印油墨进行3D打印，得到样品；将所述样品依次进行冷冻和室温静置，得到所述3D打印温度响应水凝胶。本发明专利技术制得的3D打印温度响应水凝胶能实现药物的温度可控释放。药物的温度可控释放。药物的温度可控释放。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印温度响应水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及智能水凝胶
，尤其涉及一种3D打印温度响应水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]对3D打印用于药物输送和测试系统的研究备受关注。3D打印是一种快速成型的新方法，相对于传统制药方法能制造复杂几何结构以实现可变药物释放，为病人提供个性化药物治疗且降低制造个性化剂量药物的成本。此外，3D打印技术能制造与体内条件非常相似的复杂和微米大小的组织支架和药物测试系统模型。
[0003]水凝胶作为一种新兴的药物载体，已广泛应用于药物控释。水凝胶具有优异的生物相容性和生物降解性，毒性低于纳米颗粒载体。水凝胶作为药物载体的给药方式比全身给药的副作用要小，并且可以在病变部位实现药物的持续输送。智能水凝胶可以对环境刺激(如热、pH值、光和离子强度)作出反应，从而实现原位凝胶化和响应性药物控制释放，极大地提高了药物释放的智能性和效率。
[0004]现有的3D打印水凝胶药物载体多数不具有刺激响应性，不能根据人体温度智能调节药物释放速度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种3D打印温度响应水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术制得的3D打印温度响应水凝胶能实现药物的温度响应可控释放。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种3D打印温度响应水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0008]提供高分子物质溶液，所述高分子物质溶液中的高分子物质包括聚乙烯醇、魔芋甘露聚糖、纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种；
[0009]将温度响应聚合物、模型药物和溶剂混合，得到带有药物的聚合物溶液，所述温度响应聚合物包括明胶、κ
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卡拉胶、琼脂糖和黄原胶中的一种或多种；
[0010]将所述高分子物质溶液和带有药物的聚合物溶液混合，得到3D打印油墨；
[0011]利用三维建模软件构建3D打印水凝胶模型，所述3D打印水凝胶模型的内部采用十字网格填充；
[0012]将所述3D打印水凝胶模型转换为G代码；
[0013]根据所述G代码，将所述3D打印油墨进行3D打印，得到样品；
[0014]将所述样品依次进行冷冻和静置，得到所述3D打印温度响应水凝胶。
[0015]优选地，所述高分子物质、温度响应聚合物和模型药物的质量比为5～50:5～50:0.01～2。
[0016]优选地，所述模型药物包括甲基蓝、甲硝唑、替硝唑、阿莫西林和克拉霉素中的一种或多种。
[0017]优选地，所述3D打印水凝胶模型的内部填充率为40％～100％。
[0018]优选地，所述3D打印水凝胶模型的内部填充率为60％～80％。
[0019]优选地，所述3D打印的条件包括：3D打印机的挤出头直径为200～500nm，挤出头移动速度为5～50mm/s，挤出压力为50～150Pa，螺杆转速为30～150rad/min，挤出头温度为30～80℃。
[0020]优选地，所述冷冻的温度为
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80℃，时间为12～36h。
[0021]优选地，所述静置的温度为20～25℃，时间为12～24h。
[0022]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的3D打印温度响应水凝胶。
[0023]本专利技术还提供了上述技术方案所述的3D打印温度响应水凝胶在制备缓释药物中的应用。
[0024]本专利技术提供了一种3D打印温度响应水凝胶的制备方法，包括以下步骤：提供高分子物质溶液，所述高分子物质溶液中的高分子物质包括聚乙烯醇、魔芋甘露聚糖、纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种；将温度响应聚合物、模型药物和溶剂混合，得到带有药物的聚合物溶液，所述温度响应聚合物包括明胶、κ
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卡拉胶、琼脂糖和黄原胶中的一种或多种；将所述高分子物质溶液和带有药物的聚合物溶液混合，得到3D打印油墨；利用三维建模软件构建3D打印水凝胶模型，所述3D打印水凝胶模型的内部采用十字网格填充；将所述3D打印水凝胶模型转换为G代码；根据所述G代码，将所述3D打印油墨进行3D打印，得到样品；将所述样品依次进行冷冻和静置，得到所述3D打印温度响应水凝胶。
[0025]本专利技术使用的高分子物质包括聚乙烯醇、魔芋甘露聚糖、纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种，采用具有大量羟基的高分子物质制作的物理交联水凝胶充当骨架网络，高分子物质分子链上的羟基之间形成氢键相互作用，通过冷冻和静置(冻融)诱导氢键形成有序结晶，进而使分子链之间形成物理交联的、具有一定力学强度的水凝胶网络。但含大量羟基的聚合物为溶胶态，不具有3D打印性能，在物理交联水凝胶网络中引入温度响应聚合物，利用温度响应聚合物相应的凝胶
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溶胶相转变，实现温度响应水凝胶的3D打印。温度升高，破坏温度响应聚合物分子链之间氢键，温度响应聚合物由凝胶态转变为溶胶态，此时的温度响应水凝胶油墨可通过3D打印机的挤出头挤出成预设形状，并受外界室温环境的刺激使预设形状得以保持，制得的3D打印温度响应水凝胶通过口服进入人体后，受温度刺激，小分子药物随着温度响应聚合物的相转变从水凝胶载体中释放，根据人体温度改变而智能调节药物释放速度。
[0026]进一步地，通过三维软件将温度响应3D打印水凝胶载体建模成圆柱形外壳，且内部由不同填充率的十字网格填满，赋予水凝胶不同的填充率，冻融次数导致水凝胶载体具有不同的网络密度，两者结合可实现小分子药物的可控释放。
[0027]进一步地，传统模具法制备的水凝胶药物载体不能构建复杂的几何形状，不能通过水凝胶宏观几何形状的改变实现药物控释。
[0028]进一步地，现有3D打印水凝胶药物载体常使用交联剂、引发剂，具有毒性，致癌或致畸性，本专利技术的原料安全性好，采用具有良好生物相容性的聚合物，无需使用有毒的交联剂、引发剂，为其在生物医药领域应用奠定基础。
附图说明
[0029]图1为实施例1中3D打印聚乙烯醇
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明胶温度响应水凝胶油墨剪切稀化性能测试曲线；
[0030]图2为实施例1中制备的3D打印聚乙烯醇
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明胶温度响应水凝胶材料制备过程及光学照片；
[0031]图3为实施例1中卡3D打印聚乙烯醇
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明胶温度响应水凝胶材料溶胀曲线；
[0032]图4为实施例1中3D打印聚乙烯醇
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明胶温度响应水凝胶材料药物释放曲线。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供了一种3D打印温度响应水凝胶制备方法，包括以下步骤；
[0034]提供高分子物质溶液，所述高分子物质溶液中的高分子物质包括聚乙烯醇、魔芋甘露聚糖、纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种；
[0035]将温度响应聚合物、模型药物和溶剂混合，得到带有药物的聚合物溶液，所述温度响应聚合物包括明胶、κ
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卡拉胶、琼脂糖和黄原胶中的一种或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印温度响应水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供高分子物质溶液，所述高分子物质溶液中的高分子物质包括聚乙烯醇、魔芋甘露聚糖、纤维素和羧甲基纤维素中的一种或多种；将温度响应聚合物、模型药物和溶剂混合，得到带有药物的聚合物溶液，所述温度响应聚合物包括明胶、κ
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卡拉胶、琼脂糖和黄原胶中的一种或多种；将所述高分子物质溶液和带有药物的聚合物溶液混合，得到3D打印油墨；利用三维建模软件构建3D打印水凝胶模型，所述3D打印水凝胶模型的内部采用十字网格填充；将所述3D打印水凝胶模型转换为G代码；根据所述G代码，将所述3D打印油墨进行3D打印，得到样品；将所述样品依次进行冷冻和静置，得到所述3D打印温度响应水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子物质、温度响应聚合物和模型药物的质量比为5～50:5～50:0.01～2。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述模型药物包括甲基蓝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志辉，张爽，周升柱，姜朝瑞，辛元洙，马天杏，周雨萌，祖硕，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：